Lantanida Journal, Vol. 8  No. 1 (2020) 1-95

## KEMAMPUAN PENALARAN ILMIAH SISWA SMA DALAM PEMBELAJARAN FISIKA MENGGUNAKAN MODEL INKUIRI TERBIMBING DISERTAI DIAGRAM BERPIKIR MULTIDIMENSI
Fiska Anjani 1 *, Supeno 1 , Subiki 1
1 Program Studi Pendidikan Fisika, FKIP Universitas Jember Email: fiskaanjanipa@gmail.com

## ABSTRACT
Scientific  reasoning  is  an  ability  to  argue  the  concept  of  knowledge  using  scientific principles to build a deep understanding. Scientific reasoning is one of the essential skills in the 21st century as a provision in facing global challenges. Scientific reasoning is also one of the skills needed in learning physics because, in essence, physics learning requires a deep  understanding  of  concepts.  The  fact  shows  that  the  scientific  reasoning  skills  of students are still low.  Students tend to solve problems without recognizing ideas and have a  tendency  to  plug  and  chug  as  much  as  they  remember,  so  learning  is  needed  that  can improve  scientific  reasoning  skills.  This  scientific  reasoning  skill  can  be  applied  by combining  guided  inquiry  learning  models  with  multidimensional  thinking  diagram  aids that  are  packaged  in  the  form  of  student  worksheets.  Implementing  the  guided  inquiry learning  model  will  help  students  in  the  reasoning  process  because  each  process  directs students  to  follow several  methods and practices that are similar to  scientists in  building knowledge. Multidimensional thinking diagrams can help students in each inquiry process and  assist  students  in  analyzing  and  solving  problems.  Guided  inquiry  accompanied  by multidimensional thinking diagrams can improve scientific reasoning skills.
Keywords: Guided Inquiry, Scientific Reasoning, Multidimensional Thinking Diagram.

## PENDAHULUAN
Pembelajaran pada abad ke-21 yang bersifat kolaboratif, kontekstual, dan terintegrasi menuntut siswa harus selalu terlibat secara aktif dalam setiap proses pembelajaran. Namun, salah  satu  masalah  yang  dihadapi  dalam  dunia  pendidikan  di  Indonesia  adalah  lemahnya proses pembelajaran  (Maryani,  2018).  Hasil  observasi  yang dilakukan peneliti sebelumya diperoleh data bahwa salah satu penyebab rendahnya keterlibatan siswa diakibatkan karena kurang  adanya  ketepatan  dalam  implementasi  model  pembelajaran  sehingga mengakibatkan  kejenuhan  pada  siswa  (Muliardi,  Supeno,  dan  Bektiarso,  2018; Puspitaningrum,  Astutik,  dan Supeno, 2018).  Pada proses pembelajaran, siswa  difasilitasi dengan lingkungan belajar yang tepat agar mendapatkan pengalaman belajar. Pengalaman belajar tersebut berupa semua proses, peristiwa, dan aktivitas yang dialami siswa secara riil sehingga terjadi proses pembelajaran yang bermakna (Virani, Supeno, dan Supriadi, 2018)
untuk  mendapatkan  pengetahuan,  sikap,  dan  keterampilan  sesuai  dengan  tujuan pembelajaran. Pemerintah telah menetapkan standar proses dalam pembelajaran yang dapat diterapkan  untuk  mengoptimalkan  proses  pembelajaran  sebagaimana  tertuang  dalam Permendikbud  No.  22  Tahun  2016  Tentang  Standar  Proses  Pendidikan  Dasar  dan Menengah.
Kurikulum  2013  yang  diterapkan  di  Indonesia  saat  ini  merupakan  salah  satu  usaha pemerintah  dalam  rangka  menyesuaikan  dengan  kondisi  dan  tuntutan  abad  ke-21  yang akuntabel  dan  relevan.  Siswa  dituntut  untuk  memiliki  berbagai  keterampilan  agar  dapat menghadapi  tantangan  globalisasi.  Salah  satu  keterampilan  yang  menjadi  tuntutan kurikulum 2013 adalah keterampilan bernalar ( scientific reasoning ) sebagaimana tertuang dalam  Permendikbud  No.  21  Tahun  2016  tentang  Standar  Isi  Pendidikan  Dasar  dan Menengah. Tuntutan pada kompetensi keterampilan menyatakan bahwa peserta didik harus dapat  menunjukkan  keterampilan  menalar,  mengolah,  dan  menyaji  secara  efektif,  kreatif, produktif, kritis, mandiri keilmuwan (Supeno, Kurnianingrum, dan Cahyani, 2018; Erlina, Supeno, dan Wicaksono,  2016;  Andani,  Prastowo, dan Supeno, 2018). Siswa harus dapat mengembangkan  kemampuan  bernalar  secara  ilmiah  menggunakan  konsep  dan  prinsip fisika  untuk  menjelaskan  berbagai  peristiwa  alam  dan  menyelesaikan  masalah  (Fitriyani, Supeno, dan Maryani, 2019; Mujakir, 2017; Supeno, Prastowo, Rahayu, 2020).
Penalaran ilmiah merupakan salah satu keterampilan berpikir yang menjadi tuntutan abad 21 dan diharapkan dapat diajarkan di kelas sains sebagai upaya untuk mempersiapkan siswa agar mereka mampu menghadapi tantangan global (Shofiyah, Supardi, dan Jatmiko, 2013;  Utami,  Supeno,  Bektiarso,  2019).  Hanson  (2016)  menyatakan  bahwa  penalaran ilmiah ( scientific reasoning ) adalah proses dimana prinsip-prinsip logika diterapkan untuk proses ilmiah, yaitu mencari permasalahan, perumusan hipotesis, membuat prediksi, solusi dan  masalah,  menciptakan  percobaan,  kontrol  variabel  dan  analisis  data.  Fakta  yang  ada menunjukkan bahwa keterampilan penalaran ilmiah siswa Indonesia masih dalam kategori kurang  memuaskan.  Hasil  studi  PISA  tahun  2015  menunjukkan  bahwa  siswa  Indonesia menempati  urutan  kesembilan  terbawah  dari  seluruh  negara  yang  tergabung  dalam  PISA dengan nilai rata-rata sebesar 403. Nilai tersebut termasuk sangat jauh tertinggal dari nilai tetapan  PISA  sebesar  493.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  siswa  Indonesia  termasuk  dalam kategori  yang  memiliki  pengetahuan  ilmiah  terbatas  dan  kinerja  sains  yang  rendah  serta tidak  dapat  menggunakan  pengetahuan  ilmiah  untuk  mempresentasikan  data  dan  menarik kesimpulan yang valid (OECD, 2016). Hasil studi PISA tersebut juga sesuai dengan hasil penelitian  sebelumnya  yang  menunjukkan  bahwa  kemampuan  penalaran  ilmiah  siswa
masih  rendah.  Oleh  karena  itu,  perlu  adanya  upaya  lebih  untuk  dapat  meningkatkan keterampilan  penalaran  ilmiah  siswa  (Kirana,  Supeno,  dan  Maryani,  2019).  Kemampuan penalaran  ilmiah  siswa  dapat  dikembangkan  melalui  proses  pembelajaran  yang memungkinkan  siswa  dapat  terlibat  secara  aktif  dalam  proses  penemuan  dan  konstruksi suatu konsep karena penguasaan konsep berhubungan dengan penalaran ilmiah (Rimadani, Parno,  dan  Markus,  2017;  Wardani,  Supeno,  dan  Subiki,  2018).  Sutarno  (2014) menyatakan  bahwa  salah  satu  model  pembelajaran  sains  yang  berorientasi  pada  metode ilmiah  dan  diharapkan  dapat  meningkatkan  kemampuan  penalaran  ilmiah  siswa  adalah pembelajaran  inkuiri.  Pembelajaran  inkuiri  sebagai  bentuk  penyelidikan  dan  membentuk pengetahuan  yang  mendalam  dapat  meningkatkan  kemampuan  bernalar  siswa  dalam mengevaluasi  kesimpulan  yang  diperoleh  dari  fakta  penyelidikan  (Daryanti,  Rinanto,  dan Dwiastuti,  2015;  Dewi,  Supeno,  Bektiarso,  2019).  Hal  ini  sesuai  dengan  hasil  beberapa penelitian  yang  menyatakan  bahwa  pembelajaran  inkuiri  dapat  diterapkan  untuk meningkatkan  hasil  belajar  (Alfieri,  dkk.,  2011;  Rasyidah,  Supeno,  dan  Maryani,  2018; Safitri, Subiki, dan Supeno, 2019)
Namun  demikian,  dalam  praktiknya  model  pembelajaran  inkuiri  selama  ini  dinilai sering mengalami kendala. Salah satu kendalanya, yaitu siswa sering mengalami kesulitan dalam menjalani setiap proses inkuiri (Karmila, Supeno, dan Subiki, 2019; Kollar, Fischer, dan  Slotta, 2007;  Kirschner,  Sweller,  dan  Clark,  2006) . Banyak  siswa  tidak  tahu bagaimana  merumuskan  hipotesis,  rendahnya  kemampuan  bernalar,  dan  kesulitan  dalam mengintegrasikan bukti atau data dengan pengetahuan yang mereka dapatkan serta dengan hipotesa  yang  dirumuskan  (Zimmerman,  Raghavan,  &  Sartoris,  2003).  Berdasarkan kondisi  tersebut,  diperlukan  adanya  alat  bantu  untuk  mendukung  proses  pembelajaran inkuiri.  Peneliti  sebelumnya  mengembangkan  alat  bantu  untuk  meningkatkan  penalaran ilmiah siswa, salah satu contohnya alat bantu yang dikembangkan oleh Chen,  dkk. (2018) berupa  grafik  berpikir  tiga  dimensi.  Penelitiannya  terhadap  efek  dari  grafik  berpikir  tiga dimensi  dalam  mendukung  pembelajaran  inkuiri  menunjukkan  bahwa  siswa  yang menggunakan bantuan grafik berpikir tiga dimensi lebih baik kemampuan penalaran ilmiah dibandingkan  dengan  siswa  yang  tidak  menggunakan  grafik  berpikir  tiga  dimensi  dalam model pembelajaran inkuiri.
Penelitian  mengenai  analisis  proses  pembelajaran  yang  dapat  digunakan  dalam meningkatkan  kemampuan  penalaran  ilmiah  terutama  dalam  ilmu  fisika  masih  jarang dilakukan.  Umumnya  peneliti  hanya  melakukan  penelitian  mengenai  hasil  akhir  setelah proses pembelajaran diterapkan. Peneliti perlu mendeskripsikan proses pembelajaran yang
diterapkan, karena dari proses pembelajaran tersebut nantinya dapat teridentifikasi hal-hal yang  membuat  penalaran  ilmiah  meningkat.  Hal  ini  yang  mendasari  peneliti  untuk melakukan  analisis  proses  pembelajaran  inkuiri  terbimbing  berbantuan  diagram  berpikir multidimensi untuk meningkatkan kemampuan penalaran ilmiah siswa.

## METODE PENELITIAN
Analisis  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  analisis  deskriptif  yang bertujuan  untuk  mendeskripsikan  implementasi  tahapan  model  pembelajaran  inkuiri terbimbing  disertai  diagram  berpikir  multidimensi  untuk  membelajarkan  keterampilan penalaran  ilmiah  siswa  kelas  XI  MIPA  di  SMA  pada  materi  fisika  tentang  fluida  statis. Proses pembelajaran dilakukan pada tiga topik bahasan materi fluida statis, yaitu: tekanan hidrostatis,  hukum  Pascal,  dan  hukum  Archimedes.  Setiap  topik  bahasan  dibelajarkan dalam  waktu  90  menit.  Dalam  setiap  pertemuan,  siswa  melakukan  eksperimen  sesuai dengan  topik  bahasannya  pada  pertemuan  tersebut.  Pada  setiap  pertemuan,  setiap  siswa diberi  lembar  kerja  yang  digunakan  untuk  menuliskan  hasil  eksperimen  dan  membantu siswa dalam proses inkuiri serta meningkatkan penalaran siswa. Dalam lembar kerja siswa tersebut  terdapat  suatu  diagram  berpikir  multidimensi  yang  membantu  siswa  dalam mengembangkan keterampilan penalaran ilmiah.
Instrumen  untuk  mendapatkan  data  berupa  tes  penalaran  ilmiah  berbentuk  essai sejumlah  5  butir  soal.  Setiap  butir  soal  mengandung  beberapa  indikator  pola  penalaran. Indikator kemampuan penalaran ilmiah yang digunakan mengacu pada Lawson Classroom of Scientific Reasoning (LCTSR) yang mencakup enam aspek, yaitu penalaran konservasi, penalaran probabilistik, penalaran korelasi, penalaran proporsional, pengontrolan variabel, dan  penalaran  hipotesis  deduktif.  Tes  dilakukan  sebanyak  dua  kali,  yaitu  sebelum pelaksanaan  pembelajaran  ( pre-test )  dan  sesudah  pembelajaran  menggunakan  diagram berpikir  dimensi  ( post-test ). Pre-test dilakukan  untuk  memperoleh  data  kemampuan scientific  reasoning siswa  sebelum  pembelajaran  dan  mengetahui  kemampuan scientific reasoning siswa  sebelum  dilaksanakan  pembelajaran,  sedangkan post-test dilakukan dengan  tujuan  untuk  memperoleh  data  kemampuan scientific  reasoning siswa  setelah proses  pembelajaran  serta  mengetahui  kemampuan scientific  reasoning siswa  setelah melaksanakan  pembelajaran  menggunakan  diagram  berpikir  multidimensi.  Seluruh  data kemampuan scientific reasoning yang diperoleh dianalisis dengan mengkalkulasikan hasil skor  tiap  indikator  penalaran  yang  diperoleh  siswa,  sehingga  tiap  siswa  memiliki  5  total
skor dari 5 penalaran yang diuji dalam penelitian ini. Dari kelima skor  tersebut kemudian dianalisis secara deskriptif.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pembelajaran  inkuiri  terbimbing  disertai  diagram  berpikir  multidimensi  yang dikemas  dalam  lembar  kerja  siswa  diharapkan  mampu  memfasilitasi  siswa  untuk meningkatkan  kemampuan  penalaran  ilmiah  ( scientific  reasoning )  serta  dapat membimbing  siswa  pada  saat  penyelidikan  kelompok.  Diagram  berpikir  multidimensi mengintegrasikan  tiga  jenis  representasi  dalam  satu  gambar.  Tiga  jenis  representasi tersebut terdiri dari tabel data, peta konsep dan peta penalaran. Tabel data mencantumkan data hasil percobaan yang dilakukan peserta didik. Peta konsep terdiri dari konsep-konsep pengetahuan yang mendasari masalah dan hubungan antara konsep-konsep. Peta penalaran adalah gambaran dari hubungan bukti antara hipotesis dan data serta teori, masing-masing hipotesis didukung atau ditolak oleh bukti-bukti dari data dan teori. Sebelum dilaksanakan pembelajaran,  peneliti  memberikan  tes  ( pre-test )  untuk  mengetahui  kemampuan  awal scientific  reasoning siswa.  Terdapat  enam  langkah  pembelajaran  inkuiri  terbimbing (Arends,  2015)  dan  disertai  diagram  berpikir  multidimensi,  yaitu  1)  tahap  mendapatkan perhatian  dan  menjelaskan  proses  inkuri,  2)  penyajian  masalah,  3)  membuat  hipotesis,  4) mengumpulkan  data,  5)  merumuskan  penjelasan  dan  kesimpulan,  serta  6)  refleksik terhadap proses berpikir yang digunakan dalam penyelidikan. Implementasi setiap tahapan selama proses pembelajaran dan bagaimana aktivitas siswa selama pembelajaran diuraikan dalam beberapa bagian berikut ini.

## Mendapatkan perhatian dan menjelaskan proses inkuiri
Pada  tahap  ini,  siswa  diberi  pertanyaan  oleh  guru  sebagai  bentuk  motivasi  terkait materi yang akan dipelajari. Pada awal pembelajaran, motivasi siswa masih rendah dalam menjawab  pertanyaan  yang  diberikan.  Banyak  siswa  belum  memahami  maksud  dari pertanyaan  yang  diajukan.  Namun,  pada  pertemuan  selanjutnya,  siswa  sudah  mulai memahami  maksud  dari  pertanyaan  yang  diberikan.  Selain  itu,  guru  juga  menyampaikan tujuan pembelajaran dan prosedur inkuiri yang akan dilakukan. Setelah itu, siswa dibagi ke dalam  beberapa  kelompok  dimana  setiap  kelompok  beranggotakan  5  siswa.  Selanjutnya, siswa duduk bersama siswa lain dalam kelompok yang telah ditentukan.

## Menyajikan permasalahan
Pada tahap kedua ini, terlebih dahulu siswa memperhatikan penjelasan singkat materi yang  disampaikan  oleh  guru.  Setelah  itu  siswa  diberikan  permasalahan  yang  harus diselesaikan secara kelompok  yang terdapat  pada lembar kerja siswa.  Permasalahan  yang diberikan  berupa  fenomena  fisika  yang  berkaitan  dengan  kehidupan  sehari-hari  yang mampu  menuntut  siswa  untuk  berpikir  logis,  sehingga  siswa  mampu  memahami permasalahan  berdasarkan  pengalaman  atau  peristiwa  yang  pernah  terjadi.  Setelah  siswa menganalisis  fenomena  yang  ada  pada  lembar  kerja  siswa,  kemudian  siswa  menjawab permasalahan sesuai dengan teori  yang berkaitan dengan permasalahan tersebut.  Jawaban dari permasalahan tersebut nantinya menjadi hipotesis atau jawaban sementara  yang akan diuji  kebenarannya.  Kemampuan  siswa  dalam  menganalisis  suatu  permasalahan  dan mengaitkannya  dengan  fenomena  yang  ada  di  sekitar  masih  tergolong  rendah.  Hal  ini, terbukti dari jawaban siswa yang masih monoton dan kurang bervariasi dalam memberikan contoh nyata keadaan sekitar yang berkaitan dengan permasalahan yang diberikan.

## Membuat Hipotesis
Pada tahap ini, siswa dibimbing oleh guru untuk menentukan atau membuat hipotesis setelah  sebelumnya  mengidentifikasi  permasalahan  di  lembar  kerja  siswa.  Jawaban  atas pertanyaan  yang  tertera  dalam  permasalahan  sekaligus  menjadi  dugaan  sementara  atau hipotesis  yang  diajukan  oleh  siswa.  Hipotesis  tersebut  menjadi  bagian  dari  diagram berpikir multidimensi yang nantinya akan didukung maupun ditolak oleh bukti-bukti yang didapatkan.  Hipotesis  ini  ditulis  pada  bagian  peta  penalaran  dalam  diagram  berpikir multidimensi.  Siswa  diperbolehkan  mengajukan  hipotesis  lebih  dari  satu.  Adapun  contoh letak penulisan hipotesis pada diagram berpikir multidimensi ditunjukkan pada Gambar 1.
Gambar 1. Peta penalaran
Tahap  membuat  hipotesis  ini  mampu  melatih  kemampuan  siswa  dalam mengemukakan  pendapat,  serta  siswa  dapat  mengidentifikasi  kemungkinan-kemungkinan pada  permasalahan.  Tahap  pengajuan  hipotesis  ini  juga  mampu  melatihkan  kemampuan probabilistic  reasoning atau  penalaran  probabilistik,  dimana  penalaran  probabilistik merupakan  salah  satu  domain  kemampuan  penalaran  ilmiah  ( scientific  reasoning ).  Siswa menjawab  pertanyaan  dalam  permasalahan  dengan  mengaitkan  fenomena  yang  ada  di sekitar.  Sebagian  besar  siswa  masih  kesulitan  menjawab  pertanyaan  dengan  mengaitkan fenomena  yang  ada di  sekitar. Sebagian besar siswa mengemukakan pendapat  yang sama antara  satu  dengan  yang  lain.  Kurangnya  variasi  dalam  mengemukakan  pendapat mencerminkan  bahwa  siswa  masih  rendah  dalam  mengidentifikasi  kemungkinan- kemungkinan pada permasalahan.

## Mengumpulkan dan menganalisis data
Pada  tahap  ini,  siswa  dibimbing  oleh  guru  untuk  mampu  melakukan  praktikum dengan  tepat  guna  membuktikan  kebenaran  hipotesis  serta  menemukan  jawaban  dari permasalahan.  Siswa  melakukan  praktikum  bersama  teman  satu  kelompoknya  sesuai dengan  langkah-langkah  praktikum  yang  ada  di  lembar  kerja  siswa.  Data  hasil  dari eksperimen ditulis pada tabel data dalam diagram berpikir multidimensi. Tahap ini melatih siswa  mampu  berkomunikasi,  berkolaborasi  dan  bertanggung  jawab  terhadap  tugas individu dalam kelompoknya, sehingga praktikum berjalan dengan baik dan siswa mampu mengumpulkan data serta memahami konsep dengan benar.

## Merumuskan penjelasan dan kesimpulan
Setelah  siswa  menuliskan  data  hasil  praktikum  pada  tabel  data,  selanjutnya  siswa menuliskan  pengetahuan  yang  telah  dimiliki  tentang  materi  yang  sedang  dibahas.  Siswa menuliskan  pengetahuannya  pada  peta  konsep  dalam  diagram  berpikir  multidimensi. Tahap  ini  dapat  menunjukkan  seberapa  besar  kemampuan  yang  dimiliki  siswa  mengenai materi yang sedang dibahas. Siswa mengisi peta konsep dengan cukup baik. Namun, siswa tidak  menggunakan  kalimat  sendiri  dalam  mengisi  peta  konsep.  Setelah  mengisi  peta konsep, siswa melanjutkan aktivitas dengan mengisi peta penalaran. Dalam peta penalaran sudah terdapat hipotesis yang siswa tuliskan pada saat tahap kedua, yaitu tahap pengajuan hipotesis.  Dari  data  hasil  percobaan  yang  telah  diperoleh  sekaligus  data  teori  pada  peta konsep,  siswa  dapat  menganalisis  kebenaran  hipotesis  yang  telah  diajukan  sebelumnya. Siswa yang memiliki kemampuan menganalisis berarti telah mengembangkan kemampuan berpikirnya (Sabarudin, 2019; Supeno, dkk. 2019). Pada saat inilah kemampuan penalaran ilmiah  siswa  dilatih.  Siswa  dapat  menarik  kesimpulan  yang  masuk  akal  mengenai permasalahan  yang  sudah  disajikan    di  awal  dan  dapat  mengevaluasinya.  Setelah menganalisis data  yang telah diperoleh, siswa mempresentasikan hasil karyanya di  depan kelas. Presentasi ini bertujuan untuk memperoleh kesepakatan dari apa yang dibahas pada permasalahan tersebut. Setelah melakukan presentasi, selanjutnya guru melakukan evaluasi atau  meluruskan  hal-hal  yang  dirasa  perlu  untuk  menambah  pengetahuan  siswa.  Setiap tahap dalam inkuiri dirancang untuk melatih kemampuan penalaran ilmiah siswa.
Setelah  pembelajaran  dengan  menggunakan  model  pembelajaran guided  inquiry disertai  diagram  berpikir  multidimensi  diharapkan  kemampuan  penalaran  ilmiah  siswa tentang materi fluida statis dapat meningkat karena setiap proses inkuiri tergambar dalam diagram  berpikir  multidimensi.  Selain  itu  siswa  lebih  terlatih  dalam  menganalisis permasalahan riil yang berhubungan dengan kehidupan sehari-hari. Berdasarkan penelitian yang  telah  dilakukan  diperoleh  gambaran  level  penalaran  penalaran  ilmiah  siswa.  Pada butir  soal  pertama  merupakan  pertanyaan  mengenai  hukum  Archimedes,  yang  mengukur pola penalaran identification and control of variable , diperoleh pola penalaran ilmiah siswa sebagaimana ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Pola penalaran ilmiah identification and control of variable Jenis Tes Kategori Penilaian Jumlah Siswa TM (0) I (1) Ide (2) R (3) Cl (4) Pre -test 6 27 1 - - 34 Post-test 1 14 15 4 - 34
TM = Tidak Menjawab, I = Intuitive, Id = Identification, R = Relation, Cl = Control
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  dari  34  siswa  pada  saat pre-test ,  sebanyak  6 siswa yang tidak menjawab soal pertama, 27 siswa menjawab dengan kategori I ( intuitive ), dan  hanya  1  siswa  yang  menjawab  soal  dengan  kategori identification .  Hasil  ini menunjukkan  bahwa  masih  banyak  siswa  yang  kemampuan  bernalar  ilmiah  khususnya pada  pola  penalaran identification  and  control  of  variable masih  dalam  kategori  kurang memuaskan. Setelah dilakukan pembelajaan selama 3 kali pertemuan pembelajaran, siswa sudah  memperlihatkan  adanya  peningkatan  kemampuan  bernalarnya.  Hal  ini  dibuktikan dari hasil post-test siswa pada butir soal pertama. Siswa yang tidak menjawab soal dengan pola penalaran ilmiah identification and control of variable menurun dari yang awalnya 6 siswa  menjadi  1  orang  siswa.  Siswa  yang  menjawab  dengan  kategori  Id  ( Identification ) sebanyak  15  siswa.  Hasil  ini  menunjukkan  bahwa  siswa  mampu  mengidentifikasi  dan memisahkan variabel-variabel tetapi belum mampu menjelaskan hubungan antar variabel. Siswa  yang  menjawab  dengan  kategori Relation (R)  sebanyak  4  siswa,  dimana  dalam kategori  ini  siswa  tidak  hanya  mampu  mengidentifikasi  dan  memisahkan  variabel,  tetapi juga  mampu  menjelaskan  hubungan  antar  variabel.  Di  sisi  lain  juga  tidak  ada  jawaban siswa  yang  berkategori Control (Cl),  dimana  dalam  kategori  ini,  siswa  mampu mengendalikan variabel yang mempengaruhi uji hipotesis.
Butir  soal  kedua  merupakan  pertanyaan  berkategori  pola  penalaran  ilmiah correlational reasoning . Hasil kemampuan penalaran ilmiah siswa dalam butir soal kedua ditunjukkan Tabel 2.
Tabel 2. Pola penalaran ilmiah correlational reasoning
Jenis Tes Kategori Penilaian Jumlah siswa TM (0) I (1) NR (2) OC (3) TC (4) C (5) Pre-test - 13 17 4 - - 34 Post-test - 8 12 14 1 - 34
TM = Tidak Menjawab, I = Intuitive, NR = No Relation, OC = One Cell, TC = Two cell, C = Correlation
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  dari  34  siswa  saat pre-test ,  yang  menjawab pertanyaan  dengan  kategori  I  ( intuitive )  sebanyak  13  siswa,  17  siswa  menjawab  dengan
kategori NR ( No Relation ), dan hanya 4 siswa yang menjawab pertanyaan dengan kategori OC  ( One Cell ).  Hal  ini  berarti  banyak  siswa  yang  masih  belum  bisa  menghubungkan kejadian-kejadian  di  sekitar  dengan  ilmu  pengetahuan  yang  ada.  Setelah  dilakukan pembelajaran  selama  3  kali  pertemuan,  siswa  sudah  memperlihatkan  adanya  peningkatan kemampuan penalaran ilmiahnya. Sebanyak 8 siswa dari 34 siswa menjawab soal dengan kategori I ( intuitive ),  sedangkan  siswa  yang  menjawab  dengan  kategori  NR  sebanyak  12 siswa  yang  berarti  masih  ada  siswa  yang  menjawab  tanpa  mengaitkan  alasan  dan penjelasan  saat  memberikan  jawaban.  Banyak  siswa  yang  menjawab  soal  tanpa mengeksplorasi  mengenai  informasi  dalam  permasalahan  yang  diberikan.  Siswa  hanya sekedar  meneruskan  informasi  dasar  yang  pernah  ditangkapnya.  Siswa  yang  menjawab kategori  OC  sebanyak  14  siswa.  Kategori  ini  menggambarkan  kemampuan  siswa  dalam memberikan  jawaban  beserta  alasan  dan  mengaitkannya  pada  satu  permasalahan.  Jadi siswa  belum  mampu  memberikan  alasan  dengan  menjelaskan  keterkaitan  pada  lebih  dari satu  permasalahan.  Hasil  penelitian  ini  sejalan  dengan  hasil  penelitian  sebelumnya (Rimadani, dkk, 2017)  yang menyatakan bahwa pada pola penalaran ilmiah correlational reasoning yang  berada  pada  tingkatan  kategori  NR  ( No  Relationship )  masih  tergolong rendah,  dimana  siswa  masih  berada  pada  tingkatan  ke-2  dari  maksimal  5  tingkatan. Kategori  NR  berarti  kemampuan  dalam  menghubungkan  jawaban  dengan  alasan. Kemampuan correlational  reasoning merupakan  salah  satu  komponen  penting  dalam interaksi sosial dan sangat dibutuhkan dalam proses pembelajaran sehingga siswa mampu menerima hubungan yang valid maupun tidak valid (Ross & Smyth, 1995).
Butir  soal  ketiga  merupakan  pertanyaan  berkategori  pola  penalaran conservation reasoning. Hasil  kemampuan  penalaran  ilmiah  siswa  dalam  butir  soal  ketiga  ditunjukkan Tabel 3.
Tabel 3. Pola penalaran ilmiah conservation reasoning
Jenis Tes Kategori Penilaian
Jumlah Siswa TM (0) I (1) NR (2) Cp (3) Pre-test - 27 2 5 34 Post-test - 1 10 23 34
TM = Tidak Menjawab, I = Intuitive, NR = No Relation, Cp = Concept
Hasil  penelitian  menunjukkan  pada  saat pre-test, lebih  dari  50%  siswa  yang menjawab dengan kategori I ( intuitive ). Sedangkan siswa yang menjawab dengan kategori pada  level  tertinggi  yaitu  Cp  ( concept )  jauh  dari  50%  yaitu  hanya  5  siswa.  Setelah
dilakukan  pembelajaran  selama  3  kali  pertemuan  menggunakan  diagram  berpikir multidimensi, diperoleh data bahwa dari 34 siswa yang menjawab pertanyaan pada tingkat ke-3 atau pada kategori Cp paling banyak dari kategori yang lain, yaitu sebanyak 23 siswa, dari yang sebelumnya hanya 5 siswa pada saat pre-test . Hal ini berarti bahwa banyak siswa yang  sudah  memiliki  kemampuan  penalaran  ilmiah conservation  reasoning ,  yaitu kemampuan mempertahankan konsep pengetahuan meskipun tampilan objek berubah.
Butir  soal  keempat  merupakan  soal  dengan  tipe  pola  penalaran  ilmiah proportional reasoning . Hasil kemampuan penalaran ilmiah siswa dalam butir soal ini ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Pola penalaran ilmiah proportional reasoning Jenis Tes Kategori Penilaian Jumlah siswa TM (0) I (1) Ad (2) Tr (3) R (4) Pre-test 3 17 6 8 - 34 Post-test - 1 11 17 5 34
TM = Tidak Menjawab, I = Intuitive, Ad = Aditive, Tr = Transitional, R = Ratio
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 34 siswa saat pre-test, kategori yang paling banyak dalam jawaban siswa adalah kategori I ( intuitive ), yaitu sebanyak 17 siswa, 3 orang siswa tidak menjawab pertanyaan, 6 siswa menjawab dengan kategori Ad ( additive ), dan 8 siswa  menjawab  dengan  kategori  Tr  ( transition ).  Tidak  ada  siswa  yang  memberikan jawaban yang berada pada tingkat ke-4 atau pada kategori R ( ratio ). Hasil tersebut berbeda dengan hasil post-test siswa yang menunjukkan bahwa dari 34 siswa, jawaban siswa paling banyak  berada  pada  kategori  Tr  ( Transitional ),  yaitu  sebanyak  17  siswa,  dimana  siswa menjawab  soal  dengan  membuktikan  secara  kuantitatif.  Selain  itu,  terdapat  siswa  yang menjawab pertanyaan dengan kategori R ( Ratio ) sebanyak 4 siswa. Siswa yang menjawab dengan kategori ini sudah dapat menerapkan dan menggunakan strategi persamaan dengan perbandingan  atau  rasio  dan  menentukan  nilai  secara  tepat.  Sedangkan  siswa  yang menjawab  dengan  kategori  Ad  ( Aditive )  sebanyak  11  siswa,  artinya  siswa  menggunakan strategi  penyelesaian,  tetapi  fokus  pada  hal  yang  berbeda.  Siswa  hanya  menyimpulkan hasil praktikum tanpa memberikan bukti.
Butir  soal  kelima  merupakan  soal  dengan  tipe  pola  penalaran  ilmiah probabilistic reasoning . Hasil kemampuan penalaran ilmiah siswa dalam butir soal kelima ditunjukkan pada Tabel 5.
Tabel 5. Pola penalaran ilmiah probabilistic reasoning Jenis Tes Kategori Penilaian Jumlah Siswa TM (0) I (1) Ap (2) Qn (3) Pre-test 2 29 3 - 34 Post-test - 19 15 - 34
TM = Tidak Menjawab, I = Intuitive, Ap = Approximate, Qn = Quantitative
Hasil penelitian menunjukkan bahwa dari 34 siswa saat pre-test, kategori yang paling banyak dalam jawaban siswa adalah kategori I ( intuitive ) sebanyak 29 siswa, dan hanya 3 orang yang menjawab kategori Ap ( approximate ). Hal ini berarti hanya 3 orang siswa yang mampu  menjawab  pertanyaan  dengan  penjelasan  secara  kualitatif,  tetapi  belum  mampu menjelaskan  secara  kuantitatif  atau  dalam  bentuk  persamaan-persamaan.  Hasil post-test menunjukkan  bahwa  sebanyak  19  siswa  dari  34  siswa  menjawab  pertanyaan  dengan kategori I ( Intuitive ). Hanya 15 siswa yang menjawab dengan kategori Ap ( Approximate ), dimana siswa memberikan penjelasan dan alasan dengan deskripsi kualitatif.
Kemampuan  penalaran  ilmiah  ( scientific  reasoning )  siswa  pada  setiap  indikator mengalami peningkatan yang berbeda. Hanya 2 indikator dari 5 indikator yang mengalami peningkatan yang cukup tinggi, yaitu conservation reasoning, dan proportional reasoning . Kedua  kemampuan  penalaran  ilmiah  tersebut  meningkat  karena  siswa  melaksanakan pembelajaran  menggunakan  metode  praktikum,  sehingga  siswa  lebih  mudah  memahami konsep yang diajarkan. Hal ini selaras dengan hasil penelitian Rimadani, dkk (2017) yang menyatakan  bahwa  terdapat peningkatan  kemampuan  penalaran  ilmiah  jika  pembelajaran diterapkan dengan melibatkan siswa secara aktif dalam mengkonstruksi suatu pemahaman konsep,  karena  penguasaan  konsep  berhubungan  dengan  penalaran  ilmiah.  Kemampuan penalaran  ilmiah  pada  indikator correlational,  probabilistic dan identification  of  variable mengalami  peningkatan  yang  kurang  tinggi.  Tahapan  tersebut  memberikan  kesempatan bagi siswa dan guru untuk secara bersama mengidentifikasi variabel, dimana guru terlebih dahulu  mendemonstrasikan  fenomena  nyata  terkait  hubungan  antar  variabel  dan mengenalkan variabel bebas, variabel terikat, dan variabel kontrol. Namun, hasil penelitian menunjukkan  bahwa  siswa  masih  mengalami  kesulitan  dalam  menentukan  variabel sehingga  masih  harus  dilatihkan  secara  intensif.  Hal  ini  selaras  dengan  penelitian  yang dilakukan Arief (2015) yang menyatakan bahwa belum ada siswa yang mampu menjawab dengan tepat dalam mengidentifikasi variabel-variabel percobaan. Hasil penelitian Pratama (2014)  juga  menemukan  bahwa  sebanyak  94%  siswa  (76  dari  80  siswa)  melakukan
kesalahan  dalam  menentukan  variabel  yang  termuat  dalam  soal  yang  berbentuk cerita/pernyataan.
Hal  lain  yang  menyebabkan  kemampuan correlational  reasoning, dan probabilistic rendah  adalah  dikarenakan  selama  pembelajaran  dengan  model  inkuiri  terbimbing dilakukan dengan melaksanakan praktikum yang menuntut siswa meluangkan waktu lebih selama  pembelajaran  untuk  menyelesaikan  pengambilan  data  praktikum  sehingga  siswa memiliki waktu yang terbatas untuk memahami setiap pertanyaan dalam analisis data yang menuntun kepada pengisian diagram berpikir multidimensi. Beberapa peneliti menyatakan bahwa  dalam  pembelajaran  inkuiri  siswa  memerlukan  banyak  waktu  untuk  merumuskan masalah,  merencanakan  penelitian,  dan  mengumpulkan  data.  Abraham  dan  Miller  (2008) dalam  penelitiannya  telah  mengamati  dua  puluh  lima  pembelajaran  dengan  kegiatan laboratorium dan menemukan bahwa pembelajaran tersebut umumnya tidak efektif dalam membantu  siswa  mencapai  tujuan  pembelajaran  sebagaimana  dimaksud.  Hal  lain  yang menjadi  faktor  lemahnya  ketiga  indikator  tersebut  adalah  keterlambatan  siswa  pada  saat masuk  laboratorium  serta  keterbatasan  waktu  yang  dimiliki  peneliti  dalam  menerapkan proses  pembelajaran.  Selain  itu,  siswa  kurang  kondusif  selama  pembelajaran  sehingga dapat  mengganggu  konsentrasi  siswa  lain  pada  saat  mengerjakan  diagram  berpikir multidimensi.  Serta  keterbatasan  media  dan  kurangnya  efektifitas  kerja  kelompok  siswa dan hanya sebagian anak saja yang bekerja.

## KESIMPULAN
Berdasarkan  data  yang  diperoleh  pada  hasil  dan  pembahasan  yang  telah  diuraikan, dapat disimpulkan bahwa model pembelajaran inkuiri terbimbing disertai diagram berpikir multidimensi dapat meningkatkan kemampuan scientific reasoning siswa, khususnya pada domain proportional dan conservation  reasoning .  Hal  tersebut  dibuktikan  dengan perolehan  jawaban  siswa  yang  paling  pada  tiap-tiap  pola  penalaran  ilmiah.  Pada  pola penalaran ilmiah identification and control of variable, siswa hanya berada pada level ke-2 dari  maksimal  4  level  di  tiap  soal.  Pada  pola  penalaran  ilmiah correlational  reasoning , siswa  berada  pada  level  ke-3  dari  5  level  pada  tiap  soal.  Sedangkan  pada  pola  penalaran ilmiah conservation  reasoning, siswa  berada  pada  level  3  dari  3  level  maksimal  di  tiap soal.  Pada  pola  penalaran  ilmiah proportional  reasoning, sebagian  besar  jawaban  siswa berkategori Tr ( Transitional ) sebanyak 17 siswa.  Selanjutnya, pada pola penalaran ilmiah probabilistic reasoning sebagian besar jawaban siswa berada pada level terendah.

## DAFTAR PUSTAKA
Abraham,  I.,  dan  Miller,  R..  2008.  Does  practical  work  really  work?  a  study  of  the effectiveness  of  practical  work  as  a  teaching  and  learning  method  in  school science. International Journal of Science Education , 30 (14), 1945-1969.
Alfieri,  L.,  Brooks,  P.  J.,  Aldrich,  N.  J.,  dan  Tenenbaum,  H.  R.  2011.  Does  discovery- based instruction enhance learning?. Journal of Educational Psychology , 103, 1– 18.
Andani,  I. D., Prastowo, S. H. B., & Supeno, S. 2018. Identifikasi kemampuan penalaran hipotesis-deduktif siswa SMA dalam pembelajaran fisika materi hukum  Newton. Quantum: Seminar Nasional Fisika, Dan Pendidikan Fisika , 562–568.
Arends, R. I. 2015. Learning to Teach , Tenth Edition . New York: McGraw-Hill Education.
Arief,  M.,  K.  2015.  Penerapan  Levels  of  Inquiry  dalam  Pembelajaran  IPA  pada  Tema Pemanasan  Global  untuk  Meningkatkan  Domain  Kompetensi  dan  Domain Pengetahuan  Literasi  saintifik  Siswa  SMP  (Tesis  Program  Studi  Pendidikan  IPA Universitas Pendidikan Indonesia: Tidak Diterbitkan).
Chen, J., Wang, M., Grotzer, T. A., dan Dede, C. 2018. Using a three dimensional thinking graph to support inquiry learning . Journal of Research in Science Teaching , 55 (9), 1239-1263 .
Daryanti,  E.  P.,  Rinanto,  Y.,  dan  Dwiastuti,  S.  2015.  Peningkatan  kemampuan  penalaran ilmiah  melalui  model  pembelajaran  inkuiri  terbimbing  pada  materi  sistem pernapasan manusia. Jurnal Pendidikan Matematika dan Sains Tahun III. 2, 163- 168.
Dewi, F. F., Supeno, S., & Bektiarso, S. 2019. Lembar kerja siswa berbasis inkuiri disertai argumentative  problems  untuk  melatihkan  kemampuan  argumentasi  siswa  SMA. FKIP e-Proceeding , 3 (2), 60–64.
Erlina, N. Supeno, dan I. Wicaksono. 2016. Penalaran Ilmiah dalam Pembelajaran Fisika. Prosiding Seminar Nasional 2016, 23, 473–480.
Fitriyani,  R.  V.,  Supeno,  dan  Maryani,  (2019).  Pengaruh  LKS  kolaboratif  pada  model pembelajaran  berbasis  masalah  terhadap  keterampilan  pemecahan  masalah  fisika siswa SMA. Berkala Ilmiah Pendidikan Fisika , 7 (2), 71-81.
Hanson, S.T. 2016. The Assessment of Scientific Reasoning Skills of High School Science Student:  A  Standardized  Assessment  Instrumen. Thesis  and  Dissertations .  Paper 506.
Karmila, D. D., Supeno, dan Subiki. 2019. Keterampilan inkuiri siswa SMA dalam model pembelajaran  inkuiri  berbantuan  virtual  laboratory. Jurnal  Pembelajaran  Fisika, 8 (3), 151-158.
Kirschner,  P.  A.,  Sweller,  J.,  dan  Clark,  R.  E.  2006.  Why  minimal  guidance  during instruction  does  not  work:  an  analysis  of  the  failure  of  constructivist,  discovery,
problem-based, experiential, and inquiry-based teaching. Educational Psychologist . 41 (2), 75-86.
Kirana,  A.  D.,  Supeno,  dan  Maryani.  2019.  Diagram  scaffolds  untuk  membelajarkan kemampuan scientific explanation siswa SMA pada pembelajaran fisika. FKIP e- Proceeding , 3 (2), 82–88.
Kollar,  I.,  Fischer,  F.,  dan  Slotta,  J.  D.  2007.  Internal  and  external  scripts  in  computer- supported  collaborative  inquiry  learning. Learning  and  Instruction , 17 (6),  708– 721.
Maryani.  2018.  Pengaruh  LKS  dengan  strategi  inkuiri  terbimbing  berbasis  penalaran terhadap  keterampilan  pengambilan  keputusan  siswa  SMA  pada  materi  energi terbarukan. Jurnal Pembelajaran Fisika , 7 (1), 93-99.
Mujakir. 2017. Pemanfaatan bahan ajar berdasarkan multi level representasi untuk melatih kemampuan siswa menyelesaikan masalah kimia larutan. Lantanida Journal , 5 (2), 183-196.
Muliardi,  M.  W.  R.,  Supeno,  S.,  &  Bektiarso,  S.  2018.  Lembar  kerja  siswa  scientific explanation  untuk  melatihkan  kemampuan  penjelasan  ilmiah  siswa  SMA  dalam pembelajaran fisika. In Prosiding Seminar Nasional Pendidikan Fisika (Vol. 3, pp. 33–38). Retrieved from https://jurnal.unej.ac.id/index.php/fkip- epro/article/view/7366
OECD. 2016. PISA 2015 Result :Exchellence and Equity in Education ( Volume 1 ),. PISA, OECD.
Pratama,  S.  2014.  Kesalahan  Siswa  Kelas  VIII  SMP  dalam  Aljabar  dan  Upaya Mengatasinya  Menggunakan  Scaffolding.  Tesis  tidak  diterbitkan:  Malang:  PPs UM.
Puspitaningrum,  H.  Z.,  Astutik,  S.,  &  Supeno,  S.  2018.  Lembar  kerja  siswa  berbasis collaborative creativity untuk melatihkan kemampuan beargumentasi ilmiah siswa SMA. Prosiding Seminar Nasional Quantum.
Rasyidah,  K.,  Supeno,  dan  Maryani.  2018.  Pengaruh  guided  inquiry  berbantuan  Phet simulations  terhadap  hasil  belajar  siswa  SMA  pada  pokok  bahasan  usaha  dan energi. Jurnal Pembelajaran Fisika, 7 (2), 129-134.
Rimadani,  E.,  Parno.,  dan  Markus.  D.2017.  Identifikasi  kemampuan  penalaran  ilmiah siswa sma pada materi suhu dan kalor. Jurnal Pendidikan : Teori, Penelitian, dan Pengembangan , 2 (6), 833-839.
Ross,  J.  A.  and  Smyth,  E.  1995.  Thinking  Skills  for  Gifted  Students:  The  Case  for correlational reasoning, Roeper Review , 17 (4), 239-243.
Sabarudin. 2019. Penggunaan model pemecahan masalah untuk meningkatkan kemampuan berpikir  analisis  peserta  didik  pada  materi  gravitasi  Newton. Lantanida  Journal , 7 (1), 25-37.
Safitri,  W.  O.,  Subiki,  dan  Supeno.  2019.  Pengaruh  LKS  berbasis  scientific  reasoning terhadap  keterampilan  berpikir  kritis  dan  hasil  belajar  peserta  didik  MAN  di Jember. FKIP e-Proceeding , 3 (2), 94-100.
Shofiyah, N., Supardi,  Z. A.  I.,  dan Jatmiko,  B. 2013. Mengembangkan  Penalaran ilmiah ( scientific  reasoning )  siswa  melalui  model  pembelajaran  5E  pada  siswa  kelas  X SMAN 15 Surabaya. Jurnal Pendidikan IPA Indonesia , 2 (1), 83-87.
Supeno, Kurnianingrum, A. M., dan Cahyani, M. U. 2017. Kemampuan penalaran berbasis bukti  dalam  pembelajaran  fisika. Jurnal  Pembelajaran  dan  Pendidikan  Sains , 2 (1), 64-78.
Supeno,  Prastowo,  S.  H.  B.,  dan  Rahayu,  M.  P.  2020.  Karakteristik  Kemampuan  Siswa dalam Menyelesaikan Well dan Ill Structured Problems pada Pembelajaran Fisika. Jurnal Pendidikan Fisika dan Teknologi , 6 (1), 63-72.
Supeno, S. Astutik, S. Bektiarso, A. D. Lesmono, & L. Nuraini. (2019). What can students show  about  higher  order  thinking  skills  in  physics  learning? IOP  Conference Series: Earth and Environmental Science , 243 (1), 12127. IOP Publishing.
Sutarno.  2014.  Profil  Penalaran  Ilmiah  Mahasiswa  Program  Studi  Pendidikan  Fisika Universitas Bengkulu Tahun Akademik 2013/2014. Seminar Nasional dan Rapat Tahunan Bidang MIPA. 361-371.
Utami,  P.,  Supeno,  dan  Bektiarso,  S.  2019.  Lembar  kerja  siswa  (LKS)  berbasis  inkuiri berbantuan  scaffolding  konseptual  untuk  meningkatkan  keterampilan  penalaran ilmiah fisika siswa SMA. FKIP e-Proceeding , 4 (1), 134-140.
Wardani, P. O., Supeno, dan Subiki. 2018. Identifikasi kemampuan penalaran ilmiah siswa SMK  tentang  rangkaian  listrik  pada  pembelajaran  fisika. FKIP  e-Proceeding , 3 (1), 183-188.
Virani,  W.  S.,  Supeno,  dan  Supriadi,  B.  2018. Kajian  kinematika  gerak  pada  jalur  lokasi kecelakaan  berisiko  tinggi  ( blackspot )  sebagai  sumber  belajar  fisika  di  SMA. Jurnal Riset & Kajian Pendidikan Fisika , 5 (1), 22-29.
Zimmerman,  C.,  Raghavan,  K.,  &  Sartoris,  M.  L.  2003.  The  impact  of  the  MARS curriculum  on  students’  ability  to  coordinate  theory  and  evidence. International Journal of Science Education , 25 (10), 1247–1271.